紫紅曲霉發(fā)酵生產功能性食品的作用與研究進展及未來方向！
小楊 / 2025-08-18 09:11:09
紫紅曲霉（Monascus purpureus）發(fā)酵生產功能性食品的研究近年來取得顯著進展，涵蓋代謝產物挖掘、工藝優(yōu)化、合成生物學應用及臨床驗證等多個維度。以下是基于最新研究成果的綜合分析：
一、新型功能性成分的發(fā)現(xiàn)與機制研究
1、類黑精（LVM）的抗氧化與細胞保護作用
紅曲霉醋中的類黑精在模擬胃腸道消化過程中，約 60% 的結合酚類物質可抵抗胃 - 小腸降解，其小腸生物可及部分通過清除線粒體超氧化物、提升超氧化物歧化酶（SOD）活性，對 Caco-2 細胞氧化損傷表現(xiàn)出顯著保護作用。這一發(fā)現(xiàn)為開發(fā)具有腸道健康功能的發(fā)酵食品提供了理論基礎。
2、黃色素（MYP）的降尿酸機制
紅曲霉黃色素通過雙重機制緩解高尿酸血癥：一方面抑制黃嘌呤氧化酶活性，另一方面調節(jié)腎臟尿酸轉運蛋白，促進尿酸排泄。動物實驗顯示，MYP 可降低血清尿酸水平達 14.5%-15.2%，且無肝腎毒性。這為功能性食品干預高尿酸血癥提供了新策略。
3、桑葉發(fā)酵產物的抗糖尿病潛力
紫紅曲霉液態(tài)發(fā)酵桑葉后，其血管緊張素轉換酶（ACE）抑制活性和 α- 葡萄糖苷酶抑制活性顯著提升，可能通過調節(jié)血壓和血糖代謝發(fā)揮作用。這一特性為開發(fā)輔助糖尿病管理的功能性食品提供了方向。
二、發(fā)酵工藝創(chuàng)新與優(yōu)化
1、培養(yǎng)基優(yōu)化與桔霉素控制
氮源調控：添加氯化銨可顯著上調紅曲色素合成基因表達，同時抑制桔霉素合成基因，使黃色素產量提升、桔霉素含量降低。
復合基質發(fā)酵：以秈米（70%）與苦蕎麥（30%）為基礎培養(yǎng)基，輔加葡萄糖、油菜籽蛋白胨，可使產量提高 2.56 倍，且完全消除桔霉素。
農業(yè)廢棄物利用：玉米芯與甘油的共固態(tài)發(fā)酵實現(xiàn)紅曲橙色素（133.77 U/mL）和紅色素（108.02 U/mL）的高效生產，兼顧環(huán)保與經濟性。
2、合成生物學與基因編輯技術
桔霉素基因簇敲除：通過雙質粒 CRISPR-Cas9 系統(tǒng)，成功刪除桔霉素生物合成基因簇（>15 kb），突變株經 10 輪培養(yǎng)仍無桔霉素產生，且紅曲色素產量提升約 5%。
代謝途徑強化：利用密碼子優(yōu)化的 Cas9 質粒和同源重組質粒，實現(xiàn)多核工業(yè)菌株的高效基因編輯，為低毒高產菌株選育提供了通用方法。
三、功能性食品開發(fā)與應用案例
1、紅曲發(fā)酵人參的降脂協(xié)同效應
紫紅曲霉與人參皂苷協(xié)同發(fā)酵后，通過 PPAR/SREBP 信號通路調節(jié)脂質代謝，其降脂效果與紅曲發(fā)酵人參相當，且可減少人參資源浪費。這一技術為功能性保健品開發(fā)提供了新思路。
2、魚腥草發(fā)酵液的抗炎與抗菌活性
紫紅曲霉 MF02 菌株發(fā)酵魚腥草后，槲皮素含量高達 177.3 ppm，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)提取方法。發(fā)酵液對透明質酸鈉抑制率達 92.6%，并對馬拉色菌表現(xiàn)出強效抑菌活性（抑菌圈直徑 12.92 mm），可應用于舒緩修護類功能性食品或化妝品。
3、紅曲米與腸道菌群調控
紅曲發(fā)酵的山楂 - 小米復合物通過增加阿克曼氏菌等有益菌豐度，調節(jié)腸道菌群平衡，在高脂小鼠模型中使血清總膽固醇降低 14.5%，肝臟脂質積累減少。這為開發(fā)調節(jié)代謝的腸道健康食品奠定了基礎。
四、技術挑戰(zhàn)與未來方向
1、規(guī)?；a瓶頸
固態(tài)發(fā)酵的自動化控制（如溫濕度、氣體交換）仍是工業(yè)化難點，需結合合成生物學與過程強化技術（如連續(xù)發(fā)酵系統(tǒng)）提升效率。
2、功能成分遞送系統(tǒng)
納米載體（如脂質體、納米顆粒）可改善紅曲色素的生物利用度，但相關研究尚處于實驗室階段，需進一步驗證。
3、多組學與精準調控
利用轉錄組學、代謝組學解析紫紅曲霉與底物互作機制，結合機器學習優(yōu)化發(fā)酵參數(shù)，有望實現(xiàn)功能性成分的定向合成。
五、總結
近年來，
紫紅曲霉在功能性食品領域的研究從單一成分應用向系統(tǒng)代謝工程和精準發(fā)酵方向發(fā)展，尤其在高尿酸血癥干預、腸道菌群調節(jié)及工業(yè)菌株改造方面取得突破。未來需聚焦于合成生物學工具開發(fā)、規(guī)?；a工藝優(yōu)化及臨床功效驗證，以推動紅曲功能性食品的產業(yè)化升級與國際化拓展。
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